大尺度大气运动的阶段性

大气运动中重力波与长波共存,由于这两种波频散速度在时间上相差一个量级,所以大气过程显出阶段性.当长波频散后大气中再无扰动,运动便趋向常态,因此大气运动便出现了三个时间尺度,形成三个运动阶段.本文采用多时间尺度方法,得到了三个阶段的运动性质,提出大气运动的双适应现象:第一阶段重力波频散结果,产生了地转适应,第二阶段长波频散结果产生了位涡适应。位涡适应过程是非线性过程,利用数学分析方法和数值计算方法证明了位涡适应过程存在,并指出它包括了地转平衡,地转适应是位涡适应的初级阶段。     

准地转演变过程中的多时态特征

本文利用大气运动中多时态的概念,对准地转运动的物理特征进行了分析与研究,指出在不考虑非绝热及湍流摩擦等作用时,准地转运动中所出现的多时态或多阶段的特征,是与运动的水平尺度密切相关的.文中还对正压与层结大气中的准地转运动的特征进行了分析与比较,并讨论了二者差别的原因.     

低纬地区非线性孤立波存在性讨论

本文讨论了静力平衡下的绝热自由大气非线性重力惯性波的孤立渡解存在性,设运动在y方向是均匀的,又采用了β平面近似,同时忽略了动量方程中垂直平流项,我们导出了孤立波解的解析解表达式,通过对波速c的讨论,我们指出:在中纬地区,很难形成孤立波;在低纬地区(热带地区),由于科氏力很小,层结稳定度较弱有可能产生孤立波。最后我们讨论了孤立波的波速c与科氏力f,β和稳定参数σ_8之间关系。     

基流风速包含垂直变化时的三维无旋Non-Boussinesq流的地形重力波拖曳解

用WKB近似方法建立了表达三维地形重力波拖曳的解析Non-Boussinesq扰动模型,其中在大Richardson数条件下给出了(静力和非静力模型的)重力波拖曳及其地表扰动气压的二阶表达式.通过针对经典的理想化三维圆钟型山体的一个算例证明,当基流风速切变为线性时,重力波拖曳随着切变的增强而减弱;并且前向垂直切变(forward-shear,风速随高度增加)所对应的重力波拖曳比反向切变(backward-shear,风速随高度减小)所对应的重力波拖曳减弱得更快.这种现象与模型是否采用静力近似无关.     

光化-动力耦合重力波模式及其应用——Ⅰ. 模式的建立

利用数值模拟的方法研究了大气重力内波传播的扰动对中间层上部和低热层大气化学成分分布的影响. 着重探讨非线性、可压缩的二维光化-动力耦合重力波模式的建立、计算方法以及模式正确性分析. 该模式考虑了光化学反应产生的非绝热效应以及重力波对大气化学反应和对化学成分输运的影响. 模式在水平方向利用拟谱方法,对垂直方向和时间采用有限差分方法, 并利用FICE方法对模式求解. 对小振幅波动的模拟结果与线性重力波理论结果符合得很好, 证明了该模式算法的正确性, 它表明拟谱法和有限差分法相结合是大气重力波模拟研究的有效的、并且计算量较小的方法之一.     

大气中点源重力波的求导法计算机模式

本文首先给出了等温大气中点源重力波的解析解.然后,在此基础上建立了水平等温分层大气中点源重力波的计算机模式.从而解决了在真实大气中对点源重力波传播的数值计算问题.对大气中点源声波的传播过程也可以借助本计算机模式进行数值计算.     

正压大气模式下大地形和β变化的Rossby波

在正压大气模式下从准地转位涡方程出发,考虑地形和β随纬度变化下引进参数δ对Rossby波的共同作用,应用正交模方法得到在中高纬度具有大地形、Froude数以及参数δ的Rossby波相速度公式; 分析β变化下大地形和Froude数对Rossby波稳定度的影响,表明大地形、Froude数和参数δ对Rossby波的稳定性作用.     

层结流体中带有耗散和地形强迫的非线性Boussinesq方程及其解

本文研究在层结流体中非线性Rossby波的动力学模型.利用GardnerMorikawa变换和摄动展开法,从包含耗散、地形和外热源的准地转斜压位涡方程出发,推导了强迫非线性Boussinesq方程去描述非线性Rossby波振幅的演变和发展.利用修正的Jacobi椭圆函数展开法和同伦摄动法,得到强迫非线性Boussinesq方程的解析解和近似解.解的结果表明推广的β效应、基本流剪切效应和层结效应是产生非线性Rossby孤立波的重要因素,耗散和地形是影响非线性Rossby孤立波演变的外强迫因素.     

一类描述大气中重力孤立波的新模型

从两层流体浅水波方程出发,运用尺度分析与扰动方法,建立了一类新的模型(mKdV-BO模型)来描述大气中的重力孤立波。前人建立的KdV模型和BO模型适合描述经向和纬向扰动较弱时重力孤立波的生成和演化,而该模型的非线性更强,适合描述经向、纬向扰动较强时重力孤立波的生成与演化。通过运用试探函数法获得了模型的代数孤波解,并分析了孤立波的生成条件与传播速度。新模型的建立对于进一步解释大气中列队雷雨阵的形成机制,探讨大气中的强对流天气如飑线的形成等具有重要意义。 关键词：重力孤立波;试探函数法;列队雷雨阵     

大气中颮线形成的非线性过程与KDV方程

本文从两层f平面的原始方程出发,在基本气流存在切变的情况下,得到了描写孤重力内波的KDV方程.文中指出大气低空急流上出现的飑线,是这种孤重力内波非线性演变所形成.在一定的基本气流分布情况下,计算了稳定孤波的相互作用和不稳定孤波发展,所得结果与大气低空急流上观测到事实是相当一致的.这样,飑线形成的非线性过程,低空急流中非地转现象和暴雨的发生诸方面,都能得到了内在的统一解释.     

亚循环p群的p次中心扩张(Ⅱ)

设N,H是任意的群.若存在群G,它具有正规子群N≤Z(G),使得N≌N且G/N≌H,则称群G为N被H的中心扩张.完全给出了当|N|=2,H为亚循环2群时,N被H的中心扩张得到的所有不同构的群.     

正压大气的孤立波

本文从正压大气运动模式的非线性方程组出发,用作者得到的关于常微分方程边值问题的一个结果,讨论了这类模式的孤立波的存在性问题。研究结果表明,惯性重力波和Rossby波在一定条件下都会出现孤立波。     

旋转层结流体中垂直切变基本流、β效应、地形效应和强迫耗散共同作用下的Rossby波

本文运用摄动法和WKB方法(多尺度方法),从位涡守恒方程出发,分析旋转层结大气中基本流有垂直切变以及层结效应对β效应、地形效应和强迫耗散共同作用下的Rossby波的影响,得到一个非标准形式的非线性Schr?dinger方程,而在水平波数小于3时该方程有包络孤立波解;又进一步说明基本流的垂直切变对包络Rossby孤立波的波速的影响;强迫耗散对包络Rossby孤立波稳定度的影响.另外,本文还应用常数变异法求解了非齐次的Bessel方程,得到包络Rossby孤立波的经向结构.     

修正的临界多孔介质方程Hlder连续解的正则性

本文研究具耗散的修正临界多孔介质方程弱解的正则性问题.利用时空Besov空间理论结合能量估计方法,得到了该方程具Hlder连续的弱解是光滑解.多孔介质方程本质上是具非局部零散度速度场的输运扩散方程,与已有大量研究的准地转方程有许多相似之处.从数学角度看,多孔介质方程是准地转方程的一个推广.本文研究3维具耗散的修正临界多孔介质方程弱解的正则性问题.利用时空Besov空间理论结合经典的能量估计方法,得到了该方程具Hlder连续的弱解是光滑解.利用同样的方法可以证明,该结论对于3维修正的临界准地转方程也是成立的.     

完整Coriolis力与弱地形作用下的非齐次mKdV-Burgers方程

本文研究了中高纬度含有完整Coriolis力的准地转位涡方程问题.利用时空伸缩变换方法,获得了描述Rossby波的振幅形态满足非齐次mKdV-Burgers方程的结论.方程的近似解表明,弱地形效应对Rossby波的振幅产生强迫作用,并推广了文献[12]中的结果.     

旋转层结流体中垂直切变基本流、$\beta$效应、地形效应和强迫耗散共同作用下的Rossby波

本文运用摄动法和WKB方法（多尺度方法）, 从位涡守恒方程出发, 分析旋转层结大气中基本流有垂直切变以及层结效应对$\beta$效应、地形效应和强迫耗散共同作用下的Rossby波的影响, 得到一个非标准形式的非线性Schr\"{o}dinger方程,而在水平波数小于3时该方程有包络孤立波解; 又进一步说明基本流的垂直切变对包络Rossby孤立波的波速的影响;强迫耗散对包络Rossby孤立波稳定度的影响.另外, 本 文还应用常数变异法求解了非齐次的Bessel方程, 得到包络Rossby孤立波的经向结构.     

群的几个幂零性条件

如果G的所有子群都是次正规的,而且G满足下面条件之一,那么G是幂零群.(1)G有一个次正规列1△H△K△G,其中K/H是幂零群,H和G/K是有限生成的;(2)G有一个正规子群N使得,N在其子集的中心化子上满足极小条件,并且G/N是有限生成的.     

有流存在下三层密度分层流体毛细重力波二阶Stokes波解

以小振幅波理论为基础,利用摄动方法研究了有背景流场存在时三层密度分层流体的毛细重力波,给出了三层成层状态下各层流体速度势的二阶渐近解及毛细重力波面位移的二阶Stokes波解.结果表明:一阶解及二阶解除了依赖于各层流体的厚度及密度,也依赖于表面张力和各层流体的背景流场.     

亚循环p群的p次中心扩张(Ⅰ)

设N,H是任意的群.若存在群G,它具有正规子群■,使得■且■,则称群G为N被H的中心扩张.完全给出了当|N|=p,H为奇阶亚循环p群时,N被H的中心扩张得到的所有不同构的群.     

有流存在下两层密度分层流体毛细重力波的三阶Stokes波解

以小振幅波理论为基础,利用奇异摄动方法研究了有背景流存在下两层密度成层状态下的毛细重力波,求得了两层密度成层状态下各层流体速度势的三阶解及毛细重力波波面位移的三阶Stokes波解,并讨论了毛细重力波的kelvin-Helmholtz的不稳定性.结果表明在有流存在的情况下,两层密度成层流体毛细重力波的一阶渐近解、频散关系,二阶渐近解及三阶渐近解不仅依赖于各层流体的厚度和密度,也依赖于表面张力和各层流体的背景流流场;毛细重力波的三阶解描述了背景流场与毛细重力波之问的三阶非线性相互作用.对于给定的波数k(实数)毛细重力波可能出现kelvin-Helmholtz不稳定性.